光纤例题讲解，习题

例题讲解

1 一阶跃型单模光纤，纤芯半径?差??4?m，折射率n1?1.45，相对折射率

?0.02%，光纤长度

L=1Km.。一阶跃型多模光纤，纤芯半径

折射率n1?1.5，相对折射率差??1%，光纤长度L=1Km.。 ??45?m，

求：（!）单模和多模光纤各自的数值孔径角NA (2) 单模和多模光纤各自的子午光线最大时延差 （3）试比较单模和多模光纤两种结果做简单说明。

解 （!） 单模

NA?sin?0?n12??1.452?0.0002

?0.029多模

NA?sin?0?n12??1.52?0.01?0.21

(2) 单模

?Ln10.0002?1(km)?1.45??max??c3?105km/s29?10?5 ?53?10?9.7?10?10s?0.00097?s?0.97ns?Ln11?1(km)?1.5??max??c3?105km/s1 ?53?10?0.333?10?5s?3.33?s多模

答 单模光纤的数值孔径NA,=0.029，光纤的模式色散0.97ns 单模光纤的数值孔径NA,=0.21，光纤的模式色散3330ns

单模光纤的模式色散不严重，但是集光能力差。而多模光纤的模式色散严重，但是集光能力好。

2某段光纤的长度是10km长，其传输时的衰减系数是2dB/km, 若输出的光功

率为0.3?W, 求输入的光功率；若衰减系数是1dB/km，问所需输入的光功率为多少？试比较两种结果做简单说明。

pi10log(dB)0.3?W解 (1) 2dB/km? ， 10km logpipi?100， pi?30?W ?2,

0.3?W0.3?W答 发射端的发送光功率30?W。

10log（2）1dB/km?pi(dB)0.3?W , 10kmpipi log?1，?10, pi?3?W

0.3?W0.3?W答所需输入的功率为

pi?3?W。

由此可见光纤损耗低所需要发射的光功率小，节省资源，成本低。

补充作业：

1 一段10km长的光缆线路，光纤损耗3dB/km,若接收光功率为0.03?W,求发射端的发送光功率；若光纤损耗为2dB/km，问所需发射端的发送光功率为多少？试比较两种结果做简单说明。

10log解 (1)

3dB/km?pi(dB)0.03?W ， 10km logpipi?1000， ?3,

0.03?W0.03?Wpi?30?W

答 发射端的发送光功率30?W。

10log（2）2dB/km?pi(dB)0.03?W , 10km

logpipi?2，?100, pi?3?W

0.03?W0.03?W答所需输入的功率为pi?3?W。

由此可见光纤损耗低所需要发射的光功率小，节省资源，成本低。

2 一制造为2KM的阶跃型多模光纤，纤芯和包层的折射率分别为n1?1.47，

n2?1.45，使用波长1.31?m，光源谱线宽度???3nm，材料色数系数D1?15ps/nm?km，波导色散系数为0，求光纤的总色散。